科学家们已经用硫化锆钡(BaZrS3)制成了薄膜，并证实这些材料具有理论学家预测的诱人的电子和光学特性。
这种薄膜结合了超强的光吸收和良好的电荷传输——这两种特性使它们成为光伏和发光二极管(led)等应用的理想选择。
例如，在太阳能电池板方面，实验结果表明，与厚度相同的传统硅基材料相比，BaZrS3薄膜在将阳光转化为电能方面的效率要高得多，布法罗艺术与科学大学的物理学教授、首席研究员郝曾博士说。这可以降低太阳能的成本，特别是因为新电影的表现令人钦佩，即使它们有缺陷。(曾解释说，制造近乎完美的材料通常更贵。)
“几十年来，只有少数半导体材料被使用，硅是主要材料，”曾说。“我们的薄膜为半导体研究开辟了新方向。我们有机会探索一种全新材料的潜力。”
这项研究发表在11月的《纳米能源》杂志上。
北京大学物理学博士研究生魏秀成、许浩蕾为第一作者。该项目由美国能源部(DOE) SunShot奖和国家科学基金会(NSF)可持续化学、工程和材料奖资助，包括来自UB的研究人员的贡献;太原师范大学、南方科技大学、西安交通大学、中国科学院等;洛斯阿拉莫斯国家实验室;和伦斯勒理工学院。
理论预测启发的实验
BaZrS3属于一种被称为硫族钙钛矿的物质，它是无毒的、富含地球的化合物。近年来，理论家们已经计算出各种各样的硫族钙钛矿应该具有有用的电子和光学性质，这些预测引起了像曾这样的实验主义者的兴趣和想象。
BaZrS3并不是一种全新的材料。曾研究了该化合物的历史，发现其历史可以追溯到20世纪50年代。
“它已经存在了半个多世纪，”他说。在早期的研究中，尼亚加拉瀑布的一家公司将其制成粉末。我认为人们很少关注它。”
但是薄膜——而不是粉末——是光电和发光二极管等应用所需要的，所以这就是曾的团队着手创造的。
研究人员用激光加热和蒸发氧化锆钡来制作BaZrS3薄膜。蒸汽沉积在蓝宝石表面，形成一层薄膜，然后通过一种称为硫化的化学反应转化为最终的材料。
“半导体的研究传统上高度集中在传统材料上，”Hui说。“这是一个探索新事物的机会。硫族钙钛矿与广泛研究的卤化物钙钛矿有一些相似之处，但不受后者材料的毒性和不稳定性的影响。
“现在我们有了由BaZrS3制成的薄膜，我们可以研究它的基本特性，以及如何将其应用于太阳能电池板、led、光学传感器和其他应用，”魏说。
除了国家科学基金会和能源部的SunShot项目外，该研究还得到了中国国家自然科学基金会和美国国家核安全局实验室的支持，后者指导了研究和开发项目。
